(57)【要約】【課題】電源電圧はそのままで圧電ブザーの音圧を高めること。【解決手段】圧電ブザーＢＺに電圧を印加して駆動する圧電ブザー駆動回路において、  第１、第２電源端子３、４間に接続された第１能動素子を含む第１回路１０と、  第１、第２電源端子３、４間に接続された第２能動素子を含む第２回路２０と、  周期的なパルス信号を発生して第１、第２能動素子を作動させ、第１回路１０の第１出力端子１３と第２回路２０の第２出力端子２３との間の電圧印加方向を周期的に切り替えるパルス発生回路３０とを設け、  圧電ブザーＢＺは、第１回路１０の第１出力端子１３と第２回路２０の第２出力端子２３との間に接続されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電ブザーに電圧を印加して駆動する圧電ブザー駆動回路において、
第１、第２電源端子間に接続された第１能動素子を含む第１回路と、
前記第１、第２電源端子間に接続された第２能動素子を含む第２回路と、
周期的なパルス信号を発生して前記第１、第２能動素子を作動させ、前記第１回路の第１出力端子と前記第２回路の第２出力端子との間の電圧印加方向を周期的に切り替えるパルス発生回路とを設け、
前記圧電ブザーは、前記第１回路の前記第１出力端子と前記第２回路の前記第２出力端子との間に接続されることを特徴とする圧電ブザー駆動回路。
【請求項２】
前記第１回路は、前記第１能動素子と第３能動素子とが直列接続されて、両能動素子の接続部を前記第１出力端子とし、
前記第２回路は、前記第２能動素子と第４能動素子とが直列接続されて、両能動素子の接続部を前記第２出力端子とし、
前記第１回路および前記第２回路でＨブリッジ回路が構成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項３】
前記第１回路は、前記第１能動素子と第１電流制限抵抗とが直列接続されて、両者の接続部を前記第１出力端子とし、
前記第２回路は、前記第２能動素子と第２電流制限抵抗とが直列接続されて、両者の接続部を前記第２出力端子としたことを特徴とする請求項１に記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項４】
前記第１能動素子と前記第２能動素子の各々には、前記圧電ブザーの鳴動時に、前記パルス信号とその反転した反転パルス信号が入力されることを特徴とする請求項３に記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項５】
前記第１回路は、前記第１能動素子を反転作動させる第５能動素子を有し、前記第１能動素子と前記第５能動素子の各々には、共通の前記パルス信号が入力されることを特徴とする請求項３に記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項６】
前記パルス発生回路は、前記圧電ブザーの非鳴動時に、前記第１、第２能動素子を非作動とする信号を与えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項７】
前記第１回路の前記第１出力端子と前記第２回路の前記第２出力端子との間に、前記圧電ブザーとコンデンサとが直列接続されることを特徴とする請求項５に記載の圧電ブザー駆動回路。
【請求項８】
前記圧電ブザーと並列に抵抗が接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の圧電ブザー駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用に好適な圧電ブザー駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に圧電ブザーは、所定電圧が周期的に印加されると鳴動するものである（例えば、特許文献１参照）。その際、圧電ブザーの音圧は、この圧電ブザーに印加する電源電圧の大きさに依存することが知られている。
【特許文献１】特開平７−２１９５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのため、一般に電源電圧が一定であれば圧電ブザーの音圧はその電源電圧に応じて制限される。例えば、圧電ブザーを車両に用い、走行中にも乗員に対して鳴動させる場合、走行中は車内外の騒音が高いため鳴動音が乗員に聞こえにくい。このように、電源電圧が同じであっても圧電ブザーの音圧を高めることが要求されている。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、電源電圧はそのままで圧電ブザーの音圧を高めることが可能な圧電ブザー駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、各請求項に記載の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に記載の本発明の圧電ブザー駆動回路によれば、
圧電ブザーに電圧を印加して駆動する圧電ブザー駆動回路において、
第１、第２電源端子間に接続された第１能動素子を含む第１回路と、
第１、第２電源端子間に接続された第２能動素子を含む第２回路と、
周期的なパルス信号を発生して第１、第２能動素子を作動させ、第１回路の第１出力端子と第２回路の第２出力端子との間の電圧印加方向を周期的に切り替えるパルス発生回路とを設け、
圧電ブザーは、第１回路の第１出力端子と第２回路の第２出力端子との間に接続されることを特徴とする。
【０００７】
それにより、本発明では圧電ブザーに印加される電圧の印加方向を周期的に切り替えることで、圧電ブザーには実質的に第１、第２電源端子間の電圧より高い（つまり電位差の大きい）電圧を与えることが可能となり、本来の電源電圧はそのままで圧電ブザーの音圧を高めることが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の本発明によれば、第１回路は、第１能動素子と第３能動素子とが直列接続されて、両能動素子の接続部を第１出力端子とし、
第２回路は、第２能動素子と第４能動素子とが直列接続されて、両能動素子の接続部を第２出力端子とし、
第１回路および第２回路でＨブリッジ回路が構成されることを特徴とする。
【０００９】
それにより、本発明では第１〜第４能動素子自体の電圧降下を小さく抑えるようにすることで、圧電ブザーには実質的に第１、第２電源端子間の電圧よりさらに高い電圧を与えることが可能となり、圧電ブザーの音圧を高めることが可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の本発明によれば、第１回路は、第１能動素子と第１電流制限抵抗とが直列接続されて、両者の接続部を第１出力端子とし、
第２回路は、第２能動素子と第２電流制限抵抗とが直列接続されて、両者の接続部を第２出力端子としたことを特徴とする。
【００１１】
それにより、本発明では第１、第２電流制限抵抗による電圧降下は生じるものの、２個の能動素子による簡単な構成でもって、圧電ブザーには実質的に第１、第２電源端子間の電圧より高い電圧を与えることが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の本発明によれば、第１能動素子と第２能動素子の各々には、圧電ブザーの鳴動時に、パルス信号とその反転した反転パルス信号とを用いて、圧電ブザーへの電圧印加方向を切り替えることが可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の本発明によれば、第１回路は、第１能動素子を反転作動させる第５能動素子を有し、第１能動素子と第５能動素子の各々には、共通の前記パルス信号が入力されることで、パルス発生回路として周期的な１個のパルス信号を発生させる構成でよく、回路構成が簡単になる。
【００１４】
請求項６に記載の本発明によれば、パルス発生回路は、圧電ブザーの非鳴動時に、第１、第２能動素子を非作動とする信号を与えることで、非鳴動時における第１、第２回路の電力消費を抑えることが可能となる。
【００１５】
請求項７に記載の本発明によれば、第１回路の第１出力端子と第２回路の第２出力端子との間に、圧電ブザーとコンデンサとが直列接続されることで、非鳴動時に圧電ブザーに電圧が常時印加されることを防止することが可能となる。
【００１６】
請求項８に記載の本発明によれば、圧電ブザーと並列に抵抗が接続されることで、圧電ブザーの容量部に充電された電荷を確実に放電させることが可能となり、圧電ブザーを安定作動させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図に従って説明する。以下の実施形態では車載用計器に組み込まれる圧電ブザーの駆動回路について説明するが、本発明は車載用以外の用途にも適用可能である。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態を示す全体回路図、図２はその信号波形図である。
【００１９】
図１において、１は通常１２ｖの直流電源からなる車載バッテリ、２は車載用計器のＯＮ／ＯＦＦを指示するイグニッションスイッチ、３は第１電源端子で、本例ではバッテリ１の正極側電圧Ｖ１（１２ｖ）を受ける。４は第２電源端子で、本例ではバッテリ１の負極側電圧Ｖ２（ここでは接地電位）を受ける。
【００２０】
１０は、第１回路で、直列接続された第１トランジスタＴ１（第１能動素子）と第３トランジスタＴ３（第３能動素子）と、回路素子保護用のダイオード１１、１２を有する。２０は、第２回路で、直列接続された第２トランジスタＴ２（第２能動素子）と第４トランジスタＴ４（第４能動素子）と、回路素子保護用のダイオード２１、２２を有する。
【００２１】
３０は、パルス発生回路で、図示していない車載用計器内のＥＣＵからの鳴動指示を受けて作動し、これらの第１、第２回路１０、２０内の各トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を、周期的に発生するパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に応じて作動させる。それによって、圧電ブザーＢＺに与える所定の電圧、つまり第１、第２電源端子３、４間の電圧（電位差Ｖ１−Ｖ２）の印加方向を周期的に切り替えている。
【００２２】
第１、第２電源端子３、４間には、第１回路１０と第２回路２０とが並列関係に接続され、両回路１０、２０でもってＨブリッジ回路を構成している。第１回路１０は、トランジスタＴ１とトランジスタＴ３との接続部１３を第１出力端子とし、第２回路２０は、トランジスタＴ２とトランジスタＴ４との接続部２３を第２出力端子としており、第１、第２出力端子１３、２３間には圧電ブザーＢＺと抵抗４０とが並列接続されている。
【００２３】
ここで、圧電ブザーＢＺは、圧電セラミックス等の圧電素子からなり等価的にはコンデンサである。抵抗４０は、圧電ブザーＢＺの容量部に蓄積された電荷を確実に放電させる放電回路を構成し、圧電ブザーＢＺを安定的に作動させることを可能にする。
【００２４】
上記構成による作動を説明する。
【００２５】
まず、パルス発生回路３０は、外部より鳴動指示を受けると、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を発生する。具体的には圧電ブザーＢＺの非鳴動時には、パルス発生回路３０は、全トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を同時にＯＦＦさせるＯＦＦ信号を発生し、全トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４をＯＦＦ状態とし、第１、第２回路１０、２０の電力消費を最小に抑えている。このとき、第１、第２出力端子１３、２３間には電位差はなく、また圧電ブザーＢＺの容量部に電荷が当初充電されていたとしても抵抗４０を介して直ちに放電された状態になる。
【００２６】
一方、外部より鳴動指示を受ける圧電ブザーＢＺの鳴動時には、第１、第２トランジスタＴ１、Ｔ２とが同時にＯＮするときには第３、第４トランジスタＴ３、Ｔ４は同時にＯＦＦし、第１、第２トランジスタＴ１、Ｔ２とが同時にＯＦＦするときには第３、第４トランジスタＴ３、Ｔ４は同時にＯＮするように作動させ、それらを周期的に繰り返すパルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を発生する。もちろん、第１と第３トランジスタＴ１、Ｔ３もしくは第２と第４トランジスタＴ２、Ｔ４とが同時にＯＮして、両電源端子３、４間が短絡しないように、パルス信号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の発生タイミングが考慮されている。
【００２７】
第１、第２トランジスタＴ１、Ｔ２とが同時にＯＮするときには、第１電源端子３側より第１トランジスタＴ１、第１出力端子１３、圧電ブザーＢＺ、第２出力端子２３、および第２トランジスタＴ２を介して、第２電源端子４に電流が流れる。また第１出力端子１３の電圧＞第２出力端子２３の電圧の関係にある。他方、第３、第４トランジスタＴ３、Ｔ４とが同時にＯＮするときには、第１電源端子３側より第４トランジスタＴ４、第２出力端子２３、圧電ブザーＢＺ、第１出力端子１３、および第３トランジスタＴ３を介して、第２電源端子４に電流が流れる。また第１出力端子１３の電圧＜第２出力端子２３の電圧の関係にある。
【００２８】
それによって、第１、第２出力端子１３、２３間の電圧印加方向は周期的に切り替わり、圧電ブザーＢＺの電流方向は双方向となる。本例では、圧電ブザーＢＺに対して第１電源端子３のバッテリ電圧（１２ｖ）の印加方向が交互に振れることで、図２（ｅ）に示すように、第１および第２電源端子３、４間の電位差による電圧より高い電圧、最大で電位差による電圧の２倍（この場合、各トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４による電圧降下を無視すれば、最大２４ｖ）の電圧Ｖｂｚを圧電ブザーＢＺに与えることが可能になる。特にＨブリッジ回路構成として各トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の電圧降下を小さく抑えることが可能であり、より高い電圧を与えることが可能である。このように、本来の電源電圧（バッテリ電圧１２ｖ）はそのままで、圧電ブザーＢＺの音圧を高めることが可能となる。
【００２９】
ここで、圧電ブザーＢＺは、電圧を印加すると歪む圧電素子の性質を利用し、その歪みに応じて圧電素子に固定した金属片を振動させ、金属片周辺の空気を振動させて音を発生させているが、印加電圧を高くするとその歪み量も増えることで金属片を大きく振動させることになり、音圧を上げることが可能になる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３１】
図３は、第２実施形態を示す全体回路図、図４はその信号波形図である。第１実施形態と異なる点は、第１回路１０および第２回路２０として、Ｈブリッジ回路構成に代えて２個のトランジスタＴ５、Ｔ６と、このトランジスタＴ５、Ｔ６の電流制限抵抗１４、２４とを用いた構成とし、トランジスタを２個省略した点、およびパルス発生回路３０よりパルス信号Ｐ５とその反転したパルス信号Ｐ６を発生させる点が異なる。
【００３２】
まず、パルス発生回路３０は、外部より鳴動指示を受けると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように互いに反転関係にある２種類のパルス信号Ｐ５、Ｐ６を発生する。具体的には圧電ブザーＢＺの非鳴動時には、パルス信号Ｐ５、Ｐ６として、両トランジスタＴ５、Ｔ６を同時にＯＦＦさせるＯＦＦ信号を発生する。一方、外部より鳴動指示を受ける圧電ブザーＢＺの鳴動時には、トランジスタＴ５をＯＮするときにはトランジスタＴ６をＯＦＦし、トランジスタＴ６をＯＮするときにはトランジスタＴ５をＯＦＦするように作動させ、それらを周期的に繰り返すパルス信号Ｐ５、Ｐ６を発生する。
【００３３】
それによって、第１、第２出力端子１３、２３間の電圧印加方向は周期的に切り替わり、圧電ブザーＢＺの電流方向は双方向となる。このように、各電流制限抵抗１４、２４による電圧降下は生じるものの、２個のトランジスタＴ５、Ｔ６による簡単な構成でもって圧電ブザーＢＺに対しより高い電圧を与えることが可能となる。本例では、圧電ブザーＢＺに対して第１電源端子３のバッテリ電圧（１２ｖ）の印加方向が交互に振れることで、図４（ｃ）に示すように、第１および第２電源端子３、４間の電位差による電圧の最大２倍（この場合、各電流制限抵抗１４、２４、およびトランジスタＴ５、Ｔ６による電圧降下を無視すれば、最大２４ｖ）の電圧Ｖｂｚを圧電ブザーＢＺに与えることが可能になる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００３５】
図５は、第３実施形態を示す全体回路図である。第２実施形態と異なる点は、第１回路１０および第２回路２０として、２個のトランジスタＴ５、Ｔ６と、このトランジスタＴ５、Ｔ６の電流制限抵抗１４、２４に加えて、第１回路１０のトランジスタＴ５のベース側にパルス信号Ｐ７を反転させる反転用トランジスタＴ７を追加した点、パルス発生回路３０より１種類パルス信号Ｐ７を発生させる点、および非鳴動時にもトランジスタＴ５、Ｔ６の一方がＯＮ状態となるため、圧電ブザーＢＺに電圧が常時印加されることを防止するためのコンデンサ４１を圧電ブザーＢＺと直列に接続した点が異なる。
【００３６】
まず、パルス発生回路３０は、外部より鳴動指示を受けると、１種類のパルス信号Ｐ７を発生する。具体的には、圧電ブザーＢＺの非鳴動時には、パルス信号Ｐ７として、トランジスタＴ６、Ｔ７を同時にＯＦＦさせるＯＦＦ信号を発生する。このとき、トランジスタＴ５はＯＮしているが、当初、第１電源端子３側より電流制限抵抗２４、第２出力端子２３、圧電ブザーＢＺ、第１出力端子１３、およびトランジスタＴ５を介して、第２電源端子４に電流が流れる。その後、コンデンサ４１が満充電された時点で充電電流は停止し、コンデンサ４１の両端に電源電圧が印加された状態となる。この際、充電電流が停止すると共に、当初圧電ブザーＢＺの容量部に蓄積された電荷は抵抗４を介して自己放電し、殆ど残らない。従って、非鳴動時には、圧電ブザーＢＺの両端には殆ど電圧は印加されない。
【００３７】
一方、外部より鳴動指示を受ける圧電ブザーＢＺの鳴動時には、両トランジスタＴ６、Ｔ７を同時にＯＮし、トランジスタＴ５をＯＦＦするように作動させ、続いて両トランジスタＴ６、Ｔ７を同時にＯＦＦし、トランジスタＴ５をＯＮするように作動させ、それらを周期的に繰り返すパルス信号Ｐ７を発生する。
【００３８】
圧電ブザーＢＺの鳴動開始直後に、トランジスタＴ５がＯＦＦしてトランジスタＴ６がＯＮ状態になると、第１出力端子１３の電位が急上昇するため、コンデンサ４１の充電電圧はその分だけ上側シフトし、圧電ブザーＢＺ側に高い電圧を発生する。それと同時に第１電源端子３側より電流制限抵抗１４、第１出力端子１３、圧電ブザーＢＺ、第２出力端子２３、およびトランジスタＴ６を介して、第２電源端子４に電流が流れ、コンデンサ４１の充電電荷を放電するため圧電ブザーＢＺに印加される電圧は低下する。その後、コンデンサ４１が反対極性に満充電された時点で充電電流は停止し、コンデンサ４１の両端に電源電圧が印加された状態となる。
【００３９】
この時点で、トランジスタＴ５がＯＮしてトランジスタＴ６がＯＦＦ状態になると、第１出力端子１３の電位が急低下するため、コンデンサ４１の充電電圧はその分だけ下側シフトし、圧電ブザーＢＺ側に低い電圧を発生する。それと同時に第１電源端子３側より電流制限抵抗２４、第２出力端子２３、圧電ブザーＢＺ、第１出力端子１３、およびトランジスタＴ５を介して、第２電源端子４に電流が流れ、コンデンサ４１の充電電荷を放電するため圧電ブザーＢＺに印加される電圧は上昇する。その後、コンデンサ４１が反対極性に満充電された時点で充電電流は停止し、コンデンサ４１の両端に電源電圧が印加された状態となる。以下、その繰り返しである。
【００４０】
それによって、第１、第２出力端子１３、２３間の電圧印加方向は周期的に切り替わり、圧電ブザーＢＺの電流方向は双方向となる。しかも、コンデンサ４１の充電電圧が電圧印加方向に加算される。
【００４１】
本例では、図６（ｃ）に示すように、圧電ブザーＢＺに対して第１電源端子３のバッテリ電圧（１２ｖ）の印加方向が交互に振れ、しかもコンデンサ４１の充電電圧が電圧印加方向に加算されることで、第１および第２電源端子３、４間の電位差による電圧の最大２倍以上の電圧Ｖｂｚを圧電ブザーＢＺに与えることが可能になる。そのため圧電ブザーＢＺの音圧を高めることが可能となる。但し、本例では電圧Ｖｂｚが一定ではなく回路定数によって決まる所定レベルで変化するため、圧電ブザーＢＺの音圧もその電圧に応じて変化することになる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、能動素子として、各トランジスタＴ１〜Ｔ７をバイポーラトランジスタで構成しているが、ＭＯＳトランジスタで構成してもよい。また、第２、第３実施形態では、図３、図５に示すように各トランジスタＴ５、Ｔ６をロウサイドに設けているが、ハイサイドに設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、第１、第２電源端子３、４は、電源電圧となるバッテリ電圧Ｖ１と接地電位Ｖ２としているが、接地電位Ｖ２とは異なる電位に設定してもよい。また、圧電ブザーＢＺに与える電圧は一定の方が音圧が安定して望ましいが、例えば、第３実施形態のように電圧可変とし、圧電ブザーＢＺの音圧を可変するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す全体回路図である。
【図２】第１実施形態の信号波形図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す全体回路図である。
【図４】第２実施形態の信号波形図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す全体回路図である。
【図６】第３実施形態の信号波形図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  車載バッテリ
２  イグニッションスイッチ
３  第１電源端子
４  第２電源端子
１０  第１回路
１３  接続部（第１出力端子）
１４  第１電流制限抵抗
２０  第２回路
２３  接続部（第２出力端子）
２４  第２電流制限抵抗
３０  パルス発生回路
４０  抵抗
４１  コンデンサ
ＢＺ  圧電ブザー
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７  トランジスタ（能動素子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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